[实用新型]一种数字编码全息天线

说明书

本实用新型公开了一种数字编码全息天线，包括控制电路及径向波导，所述径向波导包括顶层金属板及底层金属板，所述顶层金属板的上表面加载偶极子辐射单元，径向波导的周围加载超材料吸收边界，且与顶层金属板及底层金属板构成空腔，底层金属板设置同轴馈电结构，所述偶极子辐射单元为偶极子单元阵列，每个偶极子单元加载射频开关，所述射频开关与控制电路连接。

技术领域

本实用新型涉及全息天线技术领域，具体涉及一种数字编码全息天线。

背景技术

全息原理起源起物理光学，是指利用全息结构来记录参考波和物波相干形成的干涉条纹，得到全息结构，再用参考波照射该全息结构衍射出物波。相比于传统的只能记录光照强度的胶片，全息结构可以同时记录物波的强度和相位信息，因此可以实现物体图像的重现。

不像光学领域有众多可以记录波束干涉信息的材料，微波领域中记录材料一直是一个难以解决的问题，这也在很长一段时间阻碍了全息技术在微波领域的应用。1968年,由P.F.Checcacci第一次将全息技术应用于微波领域，他们通过调整硬石蜡板的厚度、金属贴片的面积以及金属条带的位置等方式实现全息图案的记录，并基于此设计了一款VHF频段的全息天线。2007年，P.Sooriyadevan根据电磁场唯一性定理，通过在干涉场极小值点放置金属条带来模拟理想电壁的边界条件，实现了全息图案的记录，不过这种全息结构仅仅记录了干涉场的极小值，对全息图案的记录还不够精确，还原出来的物波与原波误差较大。2010年Bryan H.Fong等人利用不同尺寸的金属贴片结构和构建标量和张量阻抗表面作为全息结构。但由于贴片尺寸一经设计后固定，只能辐射单一角度小事，不具备波束扫描能力。T.Sleasman等人提出了基于微带线一维缝隙阵漏波结构的可重构全息超表面天线，实现了一维波束扫描,但无法实现方位角和俯仰角同时偏转。对于二维波束扫描天线，OkanYurduseven等人提出基于RLSA(radial line slot antenna)的多波束全息结构天线,应用贝塞尔函数来表征电磁场分量，并以此来计算分布相位分布。但其辐射单元是单一缝隙而没有做成反射消除处理缝隙对，缝隙辐射特性随缝隙位置变化较大，且边界在口径辐射效率不高时反射现象严重；R.Guzmán-Quirós等人提出了一种基于EBG结构的FP谐振腔型天线，但只能在几个固定的方位角上实现波束扫描，且扫描范围仅±15°。

实用新型内容

为了克服现有技术存在的缺点与不足，本实用新型的目的是提供一种数字编码全息天线，本天线基于全息原理，既能实现2D平面的大角度扫描性能，又尽量保证不引入额外的插损。

本实用新型是采用如下技术方案实现：

一种数字编码全息天线，包括控制电路，还包括径向波导，所述径向波导包括顶层金属板及底层金属板，所述顶层金属板的上表面加载偶极子辐射单元，径向波导的周围加载超材料吸收边界，且与顶层金属板及底层金属板构成空腔，底层金属板设置同轴馈电结构，所述偶极子辐射单元包括偶极子单元阵列，每个偶极子单元加载射频开关，所述射频开关与控制电路连接。

所述超材料吸收边界为周期性排列的亚波长结构。

所述控制电路包括相互连接的FPGA芯片与直流偏置电路，所述直流偏置电路通过施加直流偏置电压控制射频开关的通断。

所述同轴馈电结构包括同轴线，其内芯连接径向波导的顶层金属板，外芯连接径向波导的底层金属板，馈电信号从SMA头馈入。

所述顶层金属板与底层金属板之间距离小于二分之一导波波长。

所述射频开关为PIN二极管或变容二极管。

所述顶层金属板的上表面中间位置刻蚀一个圆孔，探针通过圆孔深入径向波导中耦合径向电磁波能量，每个偶极子单元通过耦合馈线与探针连接，所述耦合馈线加载射频开关。

所述径向波导为矩形。

所述探针为0.2个导波波长。